CHƯƠNG 3 LIÊN kết hóa học

CHƯƠNG LIÊN KẾT HÓA HỌC CẤU TẠO PHÂN TỬ 3.1.Những khái niệm liên kết hóa học 3.2.Liên kết ion 3.3.Liên kết cộng hóa trị 3.4.Liên kết kim loại 3.5.Liên kết Van der Waals 3.6.Liên kết hidro 3.1 Những khái niệm 3.1.1.Sự hình thành liên kết hóa học Khi nguyên tử thật xa tiến đến gần nhau: tương tác hút  tương tác đẩy hai lực cân  liên kết hóa học hình thành Khi liên kết hóa học hình thành: Các nguyên tử xếp lại cấu trúc e phân lớp cho đạt tổng lượng chung hệ phải hạ thấp xuống liên kết bền  Khi có tạo thành liên kết trình phát nhiệt (ΔH EA─B = Ephân ly AB Năng lượng liên kết phụ thuộc: o Độ dài liên kết o Độ bội liên kết (bậc liên kết) o Độ bền liên kết Chương 3: Liên kết hóa học 10 3.3 Liên kết cộng hóa trị 3.3.1.Thuyết VB 6.Thuyết lai hóa cấu hình không gian phân tử Dự đoán trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm A phân tử ABn  Cách 3:Tính số phối trí N (số AO lai hóa) nguyên tử trung tâm: N = n + ½ k n: số nguyên tử biên k: số e tự không liên kết nttt k=x±y–z x: số e lớp nttt y: số e cho hay nhận (nếu ion) z: số e cần thiết để nguyên tử biên đạt cấu hình khí trơ 62 Chương 3: Liên kết hóa học 3.3 Liên kết cộng hóa trị 3.3.1.Thuyết VB 6.Thuyết lai hóa cấu hình không gian phân tử Dự đoán trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm A phân tử ABn Cách 3: Tính số phối trí N N=n+½k N Trạng thái lai hoá Dạng hình học nttt A sp Thẳng hàng, góc 1800 sp2 Trục tam giác đều, góc 1200 sp3 Trục tứ diện đều, góc 109028’ sp3d Trục lưỡng tháp tam giác sp3d2 Trục bát diện 3.3.2.Thuyết MO 63 Chương 3: Liên kết hóa học 3.4 Liên kết kim loại Mạng tinh thể kim loại tạo thành từ: Những ion dương nút mạng tinh thể Các e hóa trị tự chuyển động hỗn loạn toàn tinh thể kim loại → khí e → Liên kết có tính không định chỗ cao (liên kết nhiều tâm) 64 Chương 3: Liên kết hóa học 3.5 Liên kết Van der Waals Bản chất Là tương tác tĩnh điện phân tử với phân tử Đặc điểm o Là loại liên kết xuất phân tử với o Có thể xuất khoảng cách tương đối lớn o Có lượng nhỏ (5 ÷ 10 kcal/mol) o Có tính không chọn lọc không bão hòa o Có tính cộng 65 Chương 3: Liên kết hóa học 3.5 Liên kết Van der Waals Thành phần o Tương tác định hướng o Tương tác cảm ứng o Tương tác khuếch tán 66 Chương 3: Liên kết hóa học 3.5 Liên kết Van der Waals  Thành phần  Tương tác định hướng: Tương tác lưỡng cực- lưỡng cực o phân tử có cực, làm cho phân tử xếp theo hướng xác định o Tương tác↑ moment lưỡng cực phân tử ↑ T0↓  Tương tác cảm ứng: Tương tác lưỡng cực – lưỡng cực cảm ứng o phân tử có cực không cực o Phân tử có cực làm phân cực tạm thời phân tử không cực o Tương tác đáng kể moment lưỡng cực phân tử có cực lớn  Tương tác khuếch tán: tương tác lưỡng cực tạm thời o xuất nhờ lưỡng cực tạm thời phân tử có cực không cực Các lưỡng cực tạm thời xuất liên tục, chuyển đổi, biến tạo tương tác cảm ứng o lưỡng cực thời ↑ moment lưỡng cực ↓ khối lượng phân tử ↑ 67 Chương 3: Liên kết hóa học 3.5 Liên kết Van der Waals Phân tử có cực lớn phân tử lượng lớn -> liên kết VDW lớn, dễ hóa lỏng, trạng thái tập hợp phân tử có độ đặc cao (mật độ phân tử cao) Ví dụ: SO2 có cực dễ hóa lỏng CO2 F2(k), Cl2(k), Br2(ℓ), I2(r): phân tử lượng tăng dần, liên kết VDW tăng dần 68 Chương 3: Liên kết hóa học 3.6 Liên kết Hidro 3.6.1.Khái niệm chất liên kết hydro  Khi liên kết với ngtử có độ âm điện lớn (F,O,N): -> H tích phần nhỏ điện dương (H+) -> gọi H linh động Do: cặp e liên kết bị lệch mạnh phía F,O,N  Các nguồn giàu e: xem tích điện âm X -> F,O,N (độ âm điện lớn, kích thước nhỏ, mật độ điện tích âm lớn Các nguồn e p (liên kết bội, nhân thơm …) Các cặp e không liên kết nguyên tử  Liên kết hydro liên kết đặc biệt nguyên tử H linh động với nguồn giàu điện tử  Liên kết hydro vừa có chất điện vừa có chất cho - nhận 69 Chương 3: Liên kết hóa học 3.6 Liên kết Hidro Liên kết Hydro liên phân tử 70 Chương 3: Liên kết hóa học 3.6 Liên kết Hidro Liên kết hydro cấu trúc xốp nước đá phân tử nước xếp làm cho nước đá nhẹ tạo nên cấu trúc lục giác mở nước lỏng 3.6 Liên kết Hidro Liên kết Hydro liên phân tử 72 Chương 3: Liên kết hóa học 3.6 Liên kết Hidro Liên kết Hydro nội phân tử 73 Chương 3: Liên kết hóa học 3.6 Liên kết Hidro 74 Chương 3: Liên kết hóa học 3.6 Liên kết Hidro 3.6.2.Đặc điểm  Là liên kết yếu (yếu nhiều so với liên kết CHT, mạnh liên kết Van der Waals  Năng lượng từ ÷ 40 kcal/mol  Càng bền X- H+ có giá trị  lớn 3.6.3.Ảnh hưởng LK hidro đến tính chất chất Liên kết hydro làm:  Tăng nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy chất có liên kết hydro  Giảm độ acid dung dịch  Tăng độ tan dung môi  Trong sinh học, lk hydro giúp tạo cấu trúc bậc cao cho glucid, protid… 75 Chương 3: Liên kết hóa học 3.6 Liên kết Hidro 3.6.3.Ảnh hưởng LK hidro đến tính chất chất 76 Chương 3: Liên kết hóa học [...]... triệt tiêu → liên kết không hình thành *Liên kết giữa các nguyên tử H được tạo thành như trên gọi là liên kết cộng hóa trị 26 Chương 3: Liên kết hóa học 3. 3 Liên kết cộng hóa trị 3. 3.1.Thuyết VB Đường cong thế năng theo thuyết VB Ψa ↑↑ Ψs ↑↓ rab 27 Chương 3: Liên kết hóa học 3. 3 Liên kết cộng hóa trị 3. 3.1.Thuyết VB 2.Luận điểm cơ bản của thuyết VB về liên kết cộng hóa trị Luận điểm 1: LKCHT hình thành... độc thân 30 Chương 3: Liên kết hóa học 3. 3 Liên kết cộng hóa trị 3. 3.1.Thuyết VB 3. Khả năng tạo LKCHT của nguyên tử và tính bão hòa của LKCHT Cơ chế tạo liên kết cộng hóa trị  Cơ chế ghép đôi Số e độc thân có thể tăng lên nhờ kích thích Nguyên tử C ↑↓ ↑ ↑ 2s2 2p2 C* ↑ 2s1 ↑ ↑ ↑ 2p3 Sự di chuyển electron trong quá trình kích thích thường xảy ra trong cùng một lớp 31 3. 3 Liên kết cộng hóa trị 3. 3.1.Thuyết.. .3. 1 Những khái niệm cơ bản 3. 1 .3. Một số đặc trưng liên kết hóa học NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT *Bậc lk↑, E lk↑, độ bền lk↑, độ dài lk↓ 11 Chương 3: Liên kết hóa học 3. 2 Liên kết ion 3. 2.1.Thuyết tĩnh điện Kossel về liên kết ion Na + Cl 1s22s22p63s1 1s22s22p63s23p5 Na+ +  Na+ 1s22s22p6 Cl–  Tương tác hóa học xảy ra gồm hai giai đoạn: • Các nguyên tử trao... hydrat hóa của cation Eh o U ↑→ độ tan ↓ o Khả năng phân cực nước của cation↑→ lực hút tĩnh điện giữa cation và lưỡng cực nước ↑→ Eh ↑→ độ tan ↑ Muối CaSO4 SrSO4 Độ tan 8.10 -3 5.10-4 (mol/l) U (kJ/mol) 234 7 233 9 Eh (kJ/mol) 17 03 1598 BaSO4 1.10-5 2262 1444 19 Chương 3: Liên kết hóa học 3. 3 Liên kết cộng hóa trị Liên kết CHT không dùng cơ học lượng tử Thuyết LK CHT theo Lewis Liên kết CHT theo cơ học. .. tổ hợp cộng và trừ các hàm sóng nguyên tử Do Friedrich Hund và Robert S.Mulliken đưa ra (năm 1927-1928) 20 Chương 3: Liên kết hóa học 3. 3 Liên kết cộng hóa trị  Theo cơ học lượng tử THUYẾT LIÊN KẾT HÓA TRỊ (VB) → Định tính THUYẾT ORBITAL PHÂN TỬ (MO) → Định lượng 21 3. 3 Liên kết cộng hóa trị 3. 3.1.Thuyết VB 1 Phân tử H2 Xét hệ: H 1 a ,H 2 b   PT sóng Schrödinger viết cho hệ trên:  2 Y  2 Y  2... phải phụ thuộc vào số e hóa trị) Nguyên tử AO hóa trị CK1 CK2 CK3 Nguyên tố d 1s 2s 2p 3s 3p 3d ns (n-1)d np Số AO hóa trị 1 4 9 9 Số LKCHT tối đa 1 4 9 9 34 Chương 3: Liên kết hóa học 3. 3 Liên kết cộng hóa trị 3. 3.1.Thuyết VB 3. Khả năng tạo LKCHT của nguyên tử và tính bão hòa của LKCHT Điều kiện tạo liên kết cộng hóa trị: o Năng lượng của các AO tham gia xen phủ phải xấp xỉ nhau o Các AO tham gia xen... xen phủ phải có mật độ e đủ lớn o Các AO tham gia xen phủ phải cùng tính định hướng Biểu diễn liên kết cộng hóa trị: H : H hoặc H – H Cl + Cl Cl Cl Cl Cl H F H O H H N H H H H C H H 35 Chương 3: Liên kết hóa học 3. 3 Liên kết cộng hóa trị 3. 3.1.Thuyết VB 4.Các loại liên kết cộng hóa trị và bậc của LKCHT Liên kết  (sigma) -> bền o Vùng xen phủ của các AO nằm trên trục nối hai hạt nhân o Xuất hiện đầu... của các AO hóa trị 29 Chương 3: Liên kết hóa học 3. 3 Liên kết cộng hóa trị 3. 3.1.Thuyết VB 3. Khả năng tạo LKCHT của nguyên tử và tính bão hòa của LKCHT Cơ chế tạo liên kết cộng hóa trị Cơ chế ghép đôi LK CHT được hình thành do sự xen phủ của 2 AO hóa trị chứa e độc thân của 2 nguyên tử tương tác + ↑ ↓ Cặp e ghép đôi do hai nguyên tử bỏ ra Khả năng tạo LKCHT được quyết định bởi số AO hóa trị chứa... thuộc về đồng thời cả hai nguyên tử tương tác  LKCHT còn gọi là liên kết hai tâm – hai điện tử Luận điểm 2: LKCHT được hình thành do sự xen phủ nhau giữa các AO hóa trị của các nguyên tử tương tác 28 Chương 3: Liên kết hóa học 3. 3 Liên kết cộng hóa trị 3. 3.1.Thuyết VB 2.Luận điểm cơ bản của thuyết VB về liên kết cộng hóa trị Luận điểm 3: LKCHT càng bền khi độ xen phủ giữa các AO càng lớn Độ xen phủ... Liên kết hóa học 3. 3 Liên kết cộng hóa trị 3. 3.1.Thuyết VB 1 Phân tử H2 Xét hệ: H 1 a ,H 2 b  Khi hai nguyên tử H tiến đến gần nhau: e1 chịu lực hút của hạt nhân a và hạt nhân b, và e2 thì ngược lại -> hàm sóng được bổ sung thêm một đại lượng tương đương: Y'=Y a2 Y b1 -> hai nguyên tử có sự trao đổi e với nhau nên hàm sóng Ψ của hệ: Y H 2 =c1Y a1Y b2+c2 Y a2 Y b1 Chương 3: Liên kết hóa học 24 3. 3 Liên